2024年3月27日，在上海第第二工業(yè)大學(xué)能與材料學(xué)院于偉教授的指導(dǎo)帶領(lǐng)下，上海第二工業(yè)大學(xué)能源與材料學(xué)院2023級(jí)研究生陳洪凱，于上海第二工業(yè)大學(xué)附屬龔路中學(xué)開(kāi)展一節(jié)義務(wù)教育課程。在課程上，作為“工程導(dǎo)入”＋” 線上線下”互補(bǔ)融合方式培養(yǎng)模式下的陳洪凱同學(xué)，充分利用其專(zhuān)業(yè)實(shí)踐與課程學(xué)習(xí)相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，以課題研究方向?yàn)橹黝}，為上海第二工業(yè)大學(xué)附屬龔路中學(xué)的高一（4）班學(xué)生講解和科普，詳細(xì)介紹了主題為“熱致變色智能窗”這一目前研究熱點(diǎn)的相關(guān)知識(shí)。
熱能是可再生能源的重要來(lái)源之一。此外，全球溫室氣 體排放已成為各國(guó)政府和國(guó)際組織所關(guān)注的問(wèn)題，而使用可再生能源可以為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。據(jù)估計(jì)，光能和熱能在全球可用的總能量中占比很高，具有廣闊的潛力。全球
70%以上的地面都被海洋覆蓋，而且海洋光能和熱能資源分布廣泛、穩(wěn)定可靠。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球建筑表面每年可接收到約 5 億噸的太陽(yáng)能，僅利用其中的 1%就足以滿足全球能源需求。但目前只有少數(shù)國(guó)家在這方面進(jìn)行開(kāi)發(fā)，因此，開(kāi)發(fā)這些技術(shù)可以帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益和就業(yè)機(jī)會(huì)光能和熱能轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展還可以改善能源供應(yīng)鏈的可靠性和穩(wěn)定性。由于天氣等因素的不確定性，傳統(tǒng)能源供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性受到挑戰(zhàn)。使用可再生能源可以緩解這種不確定性，并提高能源供應(yīng)鏈的可靠性和穩(wěn)定性。窗戶作為建筑內(nèi)部與外界熱交換的主要橋梁，其能耗占比最大，被認(rèn)為是建筑 構(gòu)造中最不節(jié)能的部分。如何改變這一現(xiàn)狀以及如何將窗戶消耗的這一部分太陽(yáng)能利用起來(lái)是需要考慮的問(wèn)題。
這種多功能智能窗實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)溫度的智能調(diào)控，對(duì)于實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)具有重要意義。本研究旨在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)一種實(shí)現(xiàn)光熱一體化的綠色低碳智能窗。該智能窗采用 PNIPAm 熱致變色材料，通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)控實(shí)現(xiàn)了 29 溫度下的可逆光調(diào)制，同時(shí)保持了其良好的光學(xué)透性（包括91.2%的可見(jiàn)光透射率和 99.2%的陽(yáng)光屏蔽率）。
熱致變色智能窗廣泛應(yīng)用于建筑節(jié)能、汽車(chē)節(jié)能、航空航天等領(lǐng)域。在建筑領(lǐng)域，它可以有效調(diào)節(jié)室內(nèi)光線和溫度，提高居住者的舒適感和節(jié)能效果；在汽車(chē)領(lǐng)域，它可以自動(dòng)調(diào)節(jié)車(chē)內(nèi)光線和溫度，提升駕乘體驗(yàn)；在航空航天領(lǐng)域，它可以用于飛機(jī)和航天器的窗戶，實(shí)現(xiàn)對(duì)艙內(nèi)環(huán)境的智能控制。
在課堂上，陳洪凱同學(xué)為大家更好理解和提升興趣，分別制備12種不同形狀的卡通圖案的熱致變色小樣品供大家了解和學(xué)習(xí)，向大家展示這個(gè)常溫下透明的小樣品在遇到溫度大于32度的熱水時(shí)變成乳白色不透明，再將其放入小于32度的冷水后又快速變成透明的一個(gè)過(guò)程，讓大家直觀的了解到熱致變色智能窗由溫度實(shí)現(xiàn)它的雙響應(yīng)變色過(guò)程。并且把12個(gè)小樣品分發(fā)給同學(xué)，讓同學(xué)們把小樣品放在雙手中間，通過(guò)用同學(xué)們的體溫直觀的讓同學(xué)們感受到這個(gè)變色的魔幻的過(guò)程，使得間接學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訉W(xué)習(xí)，書(shū)本知識(shí)跳出限制握在手中。
于偉老師在課堂前的指導(dǎo)和評(píng)價(jià)注重于使教育走向一線產(chǎn)業(yè)，一線研究，躬體力行，一堂好課，一場(chǎng)實(shí)踐，一次引導(dǎo)，一種示范。強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)和告誡同學(xué)們知識(shí)落于實(shí)處，產(chǎn)教融于生活，求真、求實(shí)、求精，不經(jīng)要作為新時(shí)代科研人員的伴身準(zhǔn)則，更是高一學(xué)生們的奮斗目標(biāo)。融于厚生，厚德，厚技，注重提升技能水平和知識(shí)儲(chǔ)備，以適應(yīng)不斷變化的社會(huì)環(huán)境，在各自領(lǐng)域上實(shí)現(xiàn)新的突破！